基于電子鼻的鰱魚新鮮度評價

賈洪鋒，范文教，陳云川，孫俊秀，易宇文

（1.四川烹飪高等專科學(xué)校食品科學(xué)系，四川成都610100；2.烹飪科學(xué)四川省高等學(xué)校重點實驗室，四川成都610100）

基于電子鼻的鰱魚新鮮度評價

賈洪鋒1，2，范文教1，2，陳云川1，2，孫俊秀1，2，易宇文1

（1.四川烹飪高等專科學(xué)校食品科學(xué)系，四川成都610100；2.烹飪科學(xué)四川省高等學(xué)校重點實驗室，四川成都610100）

采用電子鼻對不同保藏時間的鰱魚樣品進(jìn)行分析。研究表明：隨著保藏時間的延長，傳感器的響應(yīng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。在主成分分析圖中，不同保藏時間的樣品可以相互區(qū)分，樣品的分布隨著保藏時間的延長呈規(guī)律性的變化。電子鼻響應(yīng)值與微生物和理化指標(biāo)之間有良好的相關(guān)性。電子鼻可以用于鰱魚新鮮度的評價。

電子鼻；鰱魚；新鮮度

Abstract:An electronic nose was used to evaluate the quality of silver carp under different storage periods.The results indicated that the response signals of sensors gradually enhanced following the increasing of storage time.Electronic nose could recognize silver carp samples of different storage time.A regularly distribution of samples in Principal Component Analysis was obtained.There were high correlation of total bacterial count,TVB-N and TBA with the response signals of electronic nose sensors(R2=1).It was proved that electronic nose could be applied in silver carp freshness assessment.

Key words：electronic nose;silver carp;freshness

魚類營養(yǎng)物質(zhì)豐富，但極易腐敗。隨著生活水平的提高，人們對魚肉的衛(wèi)生品質(zhì)和新鮮度的要求越來越高。因此魚肉新鮮度識別有著重要意義。目前魚肉新鮮度評價指標(biāo)主要有感官評定、微生物、揮發(fā)性物質(zhì)、ATP降解產(chǎn)物等。

傳統(tǒng)上評價魚肉新鮮度的主要方法是感官評定。它能及時提供有關(guān)魚肉品質(zhì)的信息，但帶有很大的主觀性，同時還受到測評小組人員身體及心理狀況的影響，初期腐敗產(chǎn)生的一些較低濃度的化合物不易感知等缺點。實驗室常用的化學(xué)方法是測定揮發(fā)性鹽基氮和三甲胺等。這些方法既復(fù)雜又費(fèi)時，有時候不能夠準(zhǔn)確反映魚肉貯藏初期的質(zhì)量變化[1]。

魚體死亡后，由于自身酶的分解或微生物的污染，會使魚體發(fā)生變質(zhì)，慢慢揮發(fā)出具有腐敗特征的氣體，因此氣味是評價魚類新鮮度的最重要參數(shù)之一[2]。

電子鼻是一種能夠感知和識別氣體，進(jìn)行氣味檢測的智能系統(tǒng)。是一種通過傳感器采集樣品揮發(fā)性成分整體信息來評價樣品的方法[3]。Olafsson等最早采用半導(dǎo)體氣體傳感器和頂空生成方法研究了保藏在室溫條件下鱘魚鮮度變化與傳感器響應(yīng)的關(guān)系[4]。隨后，國外應(yīng)用電子鼻測量系統(tǒng)對魚類進(jìn)行了大量研究[5-8]，而在國內(nèi)雖然有一定的研究[2-4，9-10]，但是相對較少。

本研究將電子鼻應(yīng)用到鰱魚新鮮度評價中，對采用茶多酚處理的不同保藏時間的鰱魚樣品進(jìn)行電子鼻分析，結(jié)合微生物和理化指標(biāo)，評價電子鼻響應(yīng)值與微生物和理化指標(biāo)的相關(guān)性，為電子鼻在鰱魚新鮮度評價中的應(yīng)用提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料

鰱魚：由通威水產(chǎn)公司水產(chǎn)養(yǎng)殖場提供。

茶多酚（Tea Polyphenols，TP，純度≥95%）：四川樂山禹伽茶業(yè)科技開發(fā)有限公司。

1.2 儀器

FOX 4000電子鼻（傳感器由18各金屬氧化物傳感器組成）：法國Alpha MOS公司；Alpha SOFTV12軟件：法國Alpha MOS公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品準(zhǔn)備和檢測參數(shù)

鰱魚經(jīng)剖殺、清理、洗凈后，在0.1%茶多酚溶液（4℃）中浸泡90 min，瀝干后裝入塑料托盤，用保鮮膜密封，然后立即置于-3℃溫度下貯藏。以蒸餾水浸泡90 min 作為對照[11]。

每7天取樣一次進(jìn)行電子鼻的分析，樣品經(jīng)切碎研磨后，稱取2 g樣品（準(zhǔn)確至0.01 g），于10 mL頂空瓶中，加蓋密封待檢。

樣品的檢測參數(shù)見表1。

1.3.2 數(shù)據(jù)分析方法

根據(jù)傳感器采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，分別采用主成分分析（PrincipalComponentAnalysis，PCA）、判別因子分析（Discriminant Factor Analysis，DFA）。

表1 樣品的檢測參數(shù)Table 1 Analysis of parameters of samples

1.3.3 微生物和理化指標(biāo)測定

細(xì)菌總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N值）和硫代巴比妥酸（TBA值）的測定按照參考文獻(xiàn)中的方法進(jìn)行[11]，每7天測定1次。

1.3.4 電子鼻響應(yīng)值與微生物、理化指標(biāo)的相關(guān)性

采用偏最小二乘回歸分析（Partial Least-squares Analysis，PLS）。

2 結(jié)果與分析

2.1 鰱魚新鮮度的電子鼻分析

鰱魚經(jīng)茶多酚溶液處理后，于-3℃下進(jìn)行微凍保藏，每7天取樣1次進(jìn)行電子鼻的分析，見圖1。

從圖1可以看出，不同保藏時間的鰱魚樣品在PCA圖中具有特定的分布區(qū)域，隨著保藏時間的增加，在PCA圖中呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性分布（如圖中趨勢線）。

魚肉品質(zhì)變化初期主要是自溶酶作用引起的，變化速率緩慢，其后，適應(yīng)低溫環(huán)境的腐敗細(xì)菌逐漸占據(jù)優(yōu)勢地位，加速了魚肉的腐敗變質(zhì)[12]。因此，隨著鰱魚保藏時間的增加，新鮮程度的降低，其氣味的變化會逐漸增強(qiáng)，在電子鼻PCA圖中不同保藏時間樣品的分布區(qū)域間距應(yīng)出現(xiàn)逐漸增大的趨勢。但在圖1中，不同保藏時間樣品的分布區(qū)域間距未出現(xiàn)逐漸增大的趨勢，這說明茶多酚在鰱魚保鮮過程中能延緩腐敗變質(zhì)。

在PCA三維圖中（圖2），不同保藏時間的鰱魚樣品在空間上同樣呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性分布（如圖中趨勢線）。

2.2 電子鼻傳感器響應(yīng)值與微生物和理化指標(biāo)的相關(guān)性

通過測定不同保藏時間鰱魚樣品的微生物和理化指標(biāo)，評價了茶多酚在鰱魚保藏中的效果（見表2）。雖然這些指標(biāo)可以很好的反映鰱魚的新鮮程度，但是其操作過于繁瑣和耗時，因此，需要尋找一種評判鰱魚新鮮度的快速而準(zhǔn)確的方法。為了驗證電子鼻在鰱魚新鮮度評價中的可行性，將電子鼻傳感器響應(yīng)值和微生物、理化指標(biāo)分別進(jìn)行了PLS相關(guān)性分析（見圖3）。

表2 不同保藏時間鰱魚的細(xì)菌總數(shù)、TVB-N值和TBA值Table 2 Total bacteria,TVB-N values and TBA values of the silver carp during iced storage

以0.1%茶多酚溶液處理后鰱魚樣品的電子鼻傳感器響應(yīng)值為自變量，分別以其細(xì)菌總數(shù)、TVB-N和TBA值為擬合目標(biāo)值進(jìn)行曲線擬合，結(jié)果見圖3。

擬合的相關(guān)系數(shù)均為1，擬合效果良好。表明電子鼻傳感器響應(yīng)值與細(xì)菌總數(shù)、TVB-N和TBA值之間具有很好的相關(guān)性，電子鼻可以作為一種快速檢測方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的微生物和理化分析方法，用于鰱魚新鮮度的評價。

3 結(jié)論

本研究對采用茶多酚處理的不同保藏時間的鰱魚樣品進(jìn)行電子鼻分析，不同保藏時間的鰱魚樣品在PCA圖中具有特定的分布區(qū)域，隨著保藏時間的增加，在PCA圖中呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性分布。電子鼻可以用于評價和區(qū)分不同保藏時間的鰱魚樣品。

在PCA圖中，不同保藏時間樣品的分布區(qū)域間距未出現(xiàn)逐漸增大的趨勢，這說明茶多酚在鰱魚保鮮過程中能延緩腐敗變質(zhì)。

采用PLS分析方法研究電子鼻傳感器響應(yīng)值與細(xì)菌總數(shù)、TVB-N和TBA值之間的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均為1。說明電子鼻傳感器響應(yīng)值與微生物和理化指標(biāo)之間具有很好的相關(guān)性，電子鼻可以作為一種快速檢測方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的微生物和理化分析方法，用于評價鰱魚的新鮮度。

[1]汪敏,趙曄.電子鼻和電子舌在魚肉鮮度評價中的應(yīng)用研究[J].肉類研究,2009,22(6):63-65

[2]張軍,李小昱,王為,等.電子鼻檢測鰱魚新鮮度的試驗參數(shù)優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報,2009,40(4):129-133

[3]賈洪鋒,盧一,何江紅,等.電子鼻在牦牛肉和牛肉豬肉識別中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2011,27(5):358-363

[4]張軍,李小昱,王為,等.基于虛擬儀器的淡水魚鮮度電子鼻測量系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2009,25(3):110-113

[5]El Barbri N,Amari A,Vinaixa M,et al.Building of a metal oxide gas sensor-based electronic nose to assess the freshness of sardines under cold storage[J].Sensors and Actuators B,Chemical,2008,128(1):235-244

[6]El Barbri N,Llobet E,El Bari N,et al.Application of a portable electronic nose system to assess the freshness of Moroccan sardines[J].Materials science&engineering C,Biomimetic and supramolecular systems,2008,28(5/6):666-670

[7]Adriano Alimelli,Giorgio Pennazza,Marco Santonico.Fish freshness detection by a computer screen photoassisted based gas sensor array[J].Analytica Chimica Acta,2007,582(2):320-328

[8]Noriaki Kaneki,Hirotoshi Tanaka,Tadahiro Kurosaka,et al.Measurement of fish freshness using potentiometric gas sensor[J].Sensors and materials,2003,15(8):413-422

[9]佟懿,謝晶,肖紅,等.基于電子鼻的帶魚貨架期預(yù)測模型[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2010,26(2):356-360

[10]劉紅秀,李洪波,李衛(wèi)東,等.基于電子鼻的魚類新鮮度估計研究[J].中山大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2010,49(2):28-31

[11]范文教,孫俊秀,陳云川,等.茶多酚對鰱魚微凍冷藏保鮮的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2009,25(2):294-297

[12]韓劍眾,黃麗娟,顧振宇,等.基于電子舌的魚肉品質(zhì)及新鮮度評價[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2008,24(12):141-144

Research on the Silver Carp Freshness Assessment Based on Electronic Nose

JIA Hong-feng1,2,FAN Wen-jiao1,2,CHEN Yun-chuan1,2,SUN Jun-xiu1,2,YI Yu-wen1
（1.Department of Food Science,Sichuan Higher Institute of Cuisine,Chengdu 610100,Sichuan,China;2.Key Laboratory of Cuisine Science,Sichuan Higher Education Institution,Chengdu 610100,Sichuan,China）

2011-11-30

四川省教育廳自然科學(xué)重點研究項目（09ZA086）

賈洪鋒（1981—），男（漢），講師，碩士，研究方向：食品分析與檢測。